基于RFID車輛網(wǎng)絡(luò)信息管理平臺的設(shè)計

    目前，某單位在后勤車輛管理的現(xiàn)狀為：車輛調(diào)度以人工管控為主；內(nèi)外車輛的識別基于人工驗證且手續(xù)繁瑣；領(lǐng)導(dǎo)無法實時掌控車輛在位和調(diào)度情況；派遣車輛缺乏有效監(jiān)管。這種管理模式存在著運行效率低、監(jiān)管不足，無法杜絕管理漏洞與安全隱患。經(jīng)充分調(diào)研后，我們研發(fā)了車輛網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)平臺，其目標是實現(xiàn)車輛管理規(guī)范化、信息化、安全化、實時化、高效化。

    1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    整個系統(tǒng)主要由前臺車輛門禁控制系統(tǒng)和后臺網(wǎng)絡(luò)信息化管理系統(tǒng)兩部分組成。車輛門禁控制系統(tǒng)主要由貼于車輛前窗玻璃內(nèi)的遠距離無源射頻標簽、遠距離無源射頻讀卡器、發(fā)送接收射頻信號的射頻天線、地感線圈、紅綠燈、具有服務(wù)器和硬件控制功能的計算機平臺、遠程客戶端以及相應(yīng)控制軟件等模塊組成。網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)主要由車輛信息管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理維護系統(tǒng)組成。車輛信息管理系統(tǒng)采用B/S 結(jié)構(gòu)方式，利用網(wǎng)絡(luò)的便捷性，實現(xiàn)在線派車、車輛信息在線查詢、用戶和車輛信息在線維護等功能。數(shù)據(jù)庫管理維護系統(tǒng)主要用來存儲和檢索所有相關(guān)數(shù)據(jù)信息并對重要信息進行及時的備份和更新。

    整個信息管理平臺主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web 服務(wù)器、門禁控制服務(wù)器組成，通過單位內(nèi)部現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，構(gòu)成一個集識別、控制和管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實現(xiàn)派車信息、車輛出行信息、用戶車輛信息等基礎(chǔ)信息的管理和維護；Web 服務(wù)器提供網(wǎng)上派車和信息查詢服務(wù)；控制服務(wù)器實現(xiàn)車輛的自動識別和出行控制。

    2 工作原理

    車輛網(wǎng)絡(luò)信息管理主要基于RFID 遠距離無源射頻自動識別技術(shù)。射頻識別俗稱電子標簽，主要由標簽（射頻卡）、讀寫器（讀卡器或閱讀器）和天線三部分組成。標簽由耦合元件及芯片組成，含內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進行通信。每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體表面標識目標對象。讀寫器讀取標簽信息的設(shè)備。天線在標簽和讀卡器間傳遞射頻信號。本系統(tǒng)采用被動式電子標簽，即內(nèi)部無電源、靠接收微波能量工作的電子標簽。射頻有效讀取距離7m，有效寫入距離5m。

    門禁系統(tǒng)工作流程如圖1 所示：

    ①用戶通過瀏覽器登錄服務(wù)器實現(xiàn)網(wǎng)上派車，派車信息保存數(shù)據(jù)庫中；
    ②當車輛出行（或返回）接近營門時，地感線圈感應(yīng)的信號經(jīng)變換后送控制服務(wù)器；
    ③控制服務(wù)器采集到地感信號后啟動射頻讀卡器工作；
    ④射頻讀卡器受控向射頻天線發(fā)出微波查詢信號；
    ⑤安裝在車前玻璃上的無源射頻標簽中保存有車輛的ID 號，標簽收到讀卡器的查詢信號后，根據(jù)查詢信號中的命令要求，將標簽中的數(shù)據(jù)信息反射回讀卡器；
    ⑥讀卡器接收到無源射頻標簽反射回的微波合成信號后，經(jīng)讀卡器內(nèi)部解調(diào)和處理將電子標簽中貯存的數(shù)據(jù)信息分離出來；
    ⑦射頻讀卡器將分離后的數(shù)據(jù)信息通過RS232/RS485接口傳送到控制服務(wù)器處理；
    ⑧控制服務(wù)器根據(jù)接收到的標簽數(shù)據(jù)的ID 號進行車輛識別，查詢數(shù)據(jù)庫中該ID 號所對應(yīng)車輛的派車信息決定是否允許車輛出行，如具有出車權(quán)限，則向伸縮門發(fā)送開門信號。

圖1 車輛門禁控制流程

    3 設(shè)計實現(xiàn)

    3.1 門禁控制設(shè)計實現(xiàn)

    門禁控制子系統(tǒng)的主要功能是：(1)對進出營門的車輛進行自動檢測、識別和判斷，以決定是否允許通行，并自動控制伸縮門(或自動門閘)的開啟和關(guān)閉；(2)自動記錄車輛的進出情況，對違章車輛和外來車輛的進出進行拍照，以便管理部門查詢；(3)對營門區(qū)域的場景進行實時視頻監(jiān)控；(4)電子大屏幕標語牌顯示內(nèi)容的編輯和輸出控制；(5)信息查詢以及系統(tǒng)的管理和維護。

    3.1.1 硬件組成：門禁控制系統(tǒng)的硬件主要由1 臺控制主機（可由服務(wù)器兼任）、地感線圈及控制電路2 套、RFID 讀卡器及天線2付、電動門閘1 套、可編程多路視頻采集卡1 塊、大屏幕電子顯示屏2 塊、數(shù)據(jù)隔離卡1 塊等設(shè)備組成。其中，地感線圈用于對進出營門的車輛進行自動檢測；讀卡器用于采集貼于車輛上的ID 卡數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)隔離卡用于地感狀態(tài)、門閘狀態(tài)、門閘控制等開關(guān)量信號的隔離。
    3.1.2 設(shè)備接口：根據(jù)所選設(shè)備的類型和特點，控制主機與各設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸需要并行和串行2 種接口方式?？紤]到節(jié)省開銷，直接采用主機提供的2 串1 并（打印口）接口，根據(jù)需要，又擴展了2 個串行接口。其中，各接口的分配情況如下：PRN，用于地感線圈、電動門閘狀態(tài)的采集以及電動門閘、紅綠燈的開關(guān)控制。

    LPT1、LPT2，計算機經(jīng)系統(tǒng)引導(dǎo)后，初始化過程把并行端口配置成LPT1、LPT2 二個輸出端口，同時分配不同的數(shù)據(jù)地址、狀態(tài)地址和控制地址,配置如表1 所示。

    并行端口LPT1 的狀態(tài)端口379H 進行地感線圈和伸縮電動門閘狀態(tài)的采集，用數(shù)據(jù)端口378H 實現(xiàn)電動門閘和紅綠燈的開關(guān)控制。其中各引腳的分配情況如表2 所示。

    COM1，連接出讀卡器；COM2，連接進讀卡器；COM3，連接出大屏幕；COM4，連接進大屏幕。四個串行接口均采用RS－485 接口標準，傳輸速率可達56 kBaud，傳輸距離可達2 km。

    3.1.3 控制實現(xiàn)

    門禁控制和通信軟件采用C++Builder 編程，數(shù)據(jù)庫接口采用ADO[1]?？刂栖浖鞒倘缦拢?br />     ① 讀PRN狀態(tài)端口。
    ② 檢測出地感狀態(tài)判斷有無出行車輛進入讀卡區(qū)，若無轉(zhuǎn)③。
    ③ 檢測進地感狀態(tài)判斷有無歸隊車輛進入讀卡區(qū)，若無轉(zhuǎn)④。
    ④ 檢測手動抬桿標準，若有手動抬桿，控制攝像機拍照，并根據(jù)“禁行標志”登記門衛(wèi)放行記錄。

    3.2 信息管理設(shè)計實現(xiàn)

    信息管理界面采用VBScript 腳本語言實現(xiàn)。信息管理系統(tǒng)是面向終端用戶的訪問界面。它可實現(xiàn)注冊用戶的日常車輛的派發(fā)、信息查詢服務(wù)，可設(shè)置修改個人信息。其組織結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 信息管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

    派單-授權(quán)用戶登錄系統(tǒng)后，可下達本地或長途派車命令，系統(tǒng)自動生成派車單據(jù)。門禁系統(tǒng)只允許已履行派車手續(xù)的車輛出行。在位查詢-授權(quán)用戶可隨時在局域網(wǎng)內(nèi)任一終端查詢單位內(nèi)車輛在位與否及出行情況，以便車輛調(diào)度。出行查詢-授權(quán)用戶可以實時查詢?nèi)我鈺r間段內(nèi)車輛、司機等出行情況，包括出車時間、返回時間、出車地點、派車人、司機等信息。違章查詢-授權(quán)用戶可以實時查詢?nèi)我鈺r間段車輛的違章情況記錄。密碼設(shè)置-實現(xiàn)對用戶密碼的設(shè)置、修改，保證使用的安全性。系統(tǒng)管理-管理員可隨時對本系統(tǒng)的注冊用戶信息（如用戶賬戶、密碼、權(quán)限等）、車輛狀況、司機等基礎(chǔ)信息進行更新維護。信息報表統(tǒng)計打印-按用戶需求統(tǒng)計、打印各種報表。

    3.2.1 數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計

    數(shù)據(jù)庫管理采用SQL Server2000。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用索引式，即一個表專門負責資源索引，其它表依據(jù)索引表的標示進行資源具體內(nèi)容的存儲，便于添加擴展新項目及減少資源垃圾的存在，且方便檢索。主要數(shù)據(jù)邏輯設(shè)計有：(1)車輛基礎(chǔ)信息表；(2)司機基礎(chǔ)信息表；(3)用戶賬號關(guān)系表；(4)單位及單位編號對應(yīng)表；(5)車輛派車單表；(6)批注人信息表；(7)編號信息表。

    3.2.2 派車單的設(shè)計

    門禁控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的派車單據(jù)控制伸縮門的開啟。故派車單設(shè)計需考慮的因素有：(1)出車、收車日期時間須規(guī)范標準，存儲須為格式數(shù)據(jù)，便于相互比較和判斷；(2)出車時間需按單位要求定為24 小時內(nèi)或超出24 小時以上（限定幾天內(nèi)）；(3)派發(fā)的出車車輛不能和已經(jīng)外出的車輛或已下發(fā)派車單而未出車的車輛在時間上有沖突，否則視為無效；(4)發(fā)車單中出車司機的外出時間不能和其它派車單上該司機的出車有重復(fù)，否則也將視為無效。

    3.2.3 系統(tǒng)安全考慮

    系統(tǒng)安全性考慮是全方位、多層次的，包括腳本、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器等諸多方面，在實際設(shè)計中我們主要關(guān)注有：(1)設(shè)計身份驗證。一是對用戶名和口令進行身份校驗，只有合法用戶才能登錄系統(tǒng)；二是通過session 集合實現(xiàn)用戶個人信息的保存，以防止沒有正確登錄的用戶通過指定URL 的方式非法進入系統(tǒng)。(2)防止注入攻擊。通過過濾非法字符的方法，防止在腳本語言中將變量未經(jīng)過濾和檢測直接引入SQL語句，從而達到入侵和破壞數(shù)據(jù)庫乃至系統(tǒng)的目的。(3)使用數(shù)據(jù)庫的安全策略。數(shù)據(jù)庫賬號的密碼不能過于簡單，同時不要讓賬號的密碼寫于應(yīng)用程序或者腳本中?？蛇M行加密處理或定期修改密碼。加強數(shù)據(jù)庫日志的記錄定期查看，檢查是否有可疑的登錄事件發(fā)生等等。(4)加強網(wǎng)站服務(wù)器安全措施。如裝防病毒軟件及網(wǎng)絡(luò)防火墻，及時更新病毒庫以及分析日志記錄，將安全風(fēng)險降低到較低的程度。

    4 結(jié)語

    該系統(tǒng)已研制成功并投入運行。它的實施真正做到車輛管理工作有章可循，杜絕管理領(lǐng)域的漏洞，提高管理工作的準確性、安全性和實時性，使該單位車輛信息管理精確化、正規(guī)化工作躍上一個新的臺階。